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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Verbindung einer Injektorleitung mit einem Hochdruckrohr der im Oberbegriff des Anspruchs 1 genannten Art, wie sie aus der
DE 101 54 645 A1 bekannt ist.
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Eine ähnliche Vorrichtung ist aus
DE 10 2006 017 900 A1 bekannt. Die dort beschriebene Vorrichtung zum Anschluss einer Injektorleitung an einem Hochdruckrohr besteht aus Halbschalen, die den Hochdruckspeicherkörper umschließen. Die Halbschalen sind an einem Ende ineinander einhängbar und werden an einem anderen, offenen Ende mittels eines Spannelements gegeneinander verspannt. Alternativ werden sie über die Ausbildung eines Übergriffes zwischen den offenen Enden der beiden Halbschalen unter Vorspannung am Umfang des Hochdruckrohres befestigt. Solche Vorrichtungen zur Verbindung einer Injektorleitung mit einem Hochdruckrohr sind kostspielig, da sie mehrere Teile umfassen, aufwändige Verbindungsglieder oder Verspannmechanismen aufweisen und zum Teil in komplizierter Weise am Hochdruckrohr zu befestigen sind.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine kostengünstige Vorrichtung zur Verbindung einer Injektorleitung mit einem Hochdruckrohr zur Verfügung zu stellen, die besonders einfach am Hochdruckrohr zu montieren ist.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1.
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Vorteilhafte Ausführungen der Erfindung sind In den Unteransprüchen angegeben.
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Bei der erfindungsgemäßen Lösung umschließt eine Spannschelle das Hochdruckrohr. Die Spannschule ist ein in radialer Richtung elastisch verformbarer Ring mit einem Innendurchmesser, der geringfügig größer als der Außendurchmesser des Hochdruckrohres ist. Nach radialer Verformung der Spannschelle ist sie auf das Hochdruckrohr aufschiebbar. Im entspannten Zustand legt sich die Spannschelle unter Federwirkung am Umfang des Hochdruckrohres an. Die Spannschelle weist an ihrer Innenfläche einen radial vorspringenden Zentrierzapfen auf. Dem Zentrierzapfen ist eine Zentrierausnehmung des Hochdruckrohres zugeordnet, in welche der Zentrierzapfen im entspannten Zustand der Spannschelle formschlüssig eingreift und damit die Spannschelle und den mit dieser verbundenen Injektor in ihren Lagen festlegt.
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Besonders vorteilhaft besteht die Spannschelle aus einem einzigen Teil, welches sehr wirtschaftlich gefertigt werden kann und in einfacher Weise auf dem entsprechende Zentrierausnehmungen aufweisenden Hochdruckrohr zu justieren und zu befestigen ist. Außer einem Spannwerkzeug sind hierzu keine weiteren Werkzeuge erforderlich. Die erfindungsgemäße Zentriereinrichtung justiert die Spannschelle in axialer Richtung und in Umfangsrichtung derart, dass ein Anschluss der Injektorleitung an eine Anschlussbohrung des Hochdruckrohres sicher ermöglicht wird.
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In einer besonders vorteilhaften Ausführung ist, wie mit Anspruch 2 angegeben, die Spannschelle bzw. der Ring bei kreisförmigem Querschnitt der Hochdruckrohres im entspannten Zustand elliptisch geformt. Der Zentrierzapfen ist im Bereich der kürzeren Ellipsenachse vorgesehen. Er wird radial nach außen angehoben, wenn der Ring mit an seiner Längsachse angreifenden, parallel zur längeren Ellipsenachse gegeneinander gerichteten Kräften zu einer Kreisform verformt wird.
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Die elliptische Form der Spannschelle ist konstruktiv besonders kostengünstig, da es bei ihrer Herstellung keines zusätzlichen Fertigungsschrittes bedarf. So kann die Spannschelle aus einem Blechstreifen hergestellt werden, der in die gewünschte elliptische Form gebogen wird, worauf die freien Enden des Blechstreifens verbunden werden.
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Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführung weist die Spannschelle, wie mit Anspruch 3 angegeben, ein der Anschlussbohrung der Hochdruckleitung entsprechendes Loch auf, an welches ein angestauchter Kopf der Injektorleitung, welche mit dem Injektor verbunden ist, anschließbar ist.
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Zweckmäßigerweise ist die Zentrierausnehmung, wie im Anspruch 4 angegeben, dem Loch benachbart. Nach einer weiteren vorteilhaften Ausführung gemäß Anspruch 5 liegt die Zentrierausnehmung dem Loch radial gegenüber. Prinzipiell kann die Zentrierausnehmung überall auf dem Rohr angeordnet sein. Die Deformation der Spannschelle muss entsprechend der Position der Zentrierausnehmung abgestimmt sein. Bei den betrachteten Ausführungsformen hat die benachbarte Lösung gemäß Anspruch 4 den Vorteil, dass beim Anschrauben des angestauchten Kopfes der Injektorleitung die Zentrierung gelöst wird und die Positionierung allein durch den Anschluss der Injektorleitung erfolgt, wodurch Querkräfte auf den Anschluss durch Fertigungsfehler entfallen.
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Beide Positionen der Zentrierausnehmung sind von Vorteil, weil sie mit besonders günstigen Positionen von Zentrierzapfen erfindungsgemäßer Spannschellen korrespondieren können. In der Spannschelle mit elliptischer Form wird die Position des Zentrierzapfens bevorzugt im Bereich der kürzeren Ellipsenachse vorgesehen. Hierdurch ergibt sich ein möglichst geringer Zwischenraum zwischen der Innenfläche der Spannschelle im entspannten Zustand und dem Umfang des Hochdruckrohres, wobei der Zentrierzapfen der Spannschelle in die Zentrierausnehmung des Hochdruckrohres eingreift.
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In einer vorteilhaften Ausführung ist, wie mit Anspruch 6 angegeben, dem Loch der Spannschelle ein Gewindestutzen zugeordnet, an welchem das Injektorrohr mit einer Überwurfmutter anschraubbar ist. Ein solcher Gewindestutzen kann zum Beispiel an die Spannschelle angeschweißt oder durch Tiefziehen an diese angeformt werden.
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Nach einem weiteren Vorschlag gemäß Anspruch 7 sind der Zentrierzapfen ein Kegel und die Zentrierausnehmung eine hohlkegelförmige Vertiefung oder ein Bohrloch. Ein derartiger Zentrierzapfen ist in einfacher Weise an die Spannschelle anzuformen. Auch ist eine solche Kegelform durch einen Umformungsschritt leicht zu erreichen. An Stelle einer korrespondierenden Form der Vertiefung genügt zur Erzielung des gleichen Zweckes ein Bohrloch.
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Nach einem anderen Vorschlag gemäß Anspruch 8 können der Zentrierzapfen aus einer Lasche und die Zentrierausnehmung aus einem schlitzförmigen Durchbruch bestehen. Solche Formen des Zentrierzapfens lassen sich durch entsprechende Einschnitte und Umbiegungen der Spannschelle herstellen.
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Bei einer anderen Ausführung gemäß Anspruch 9 besteht der Zentrierzapfen aus mindestens einer freigeschnittenen oder freigestanzten Zunge der Spannschelle, welche nach innen in radialer Richtung umgebogen ist. Es sind verschiedene Schnittgeometrien möglich, bei welchen eine oder mehrere Zungen der Spannschelle ausgeschnitten und in radialer Richtung umgebogen werden.
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Die erfindungsgemäße Spannschelle findet bevorzugt als Railschelle in einem Common-Rail-System Verwendung.
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Im Folgenden wird die Erfindung anhand von in Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen
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1 eine perspektivische Darstellung eines Hochdruckrohres mit einem ersten Ausführungsbeispiel einer aufgeführten erfindungsgemäßen Spannschelle,
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2 eine vergrößerte Darstellung des in 1 markierten Details B,
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3 einen radialen Schnitt entlang der Linie A-A in
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4 durch die Spannschelle (zweites Ausführungsbeispiel),
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4 eine Seitenansicht eines zweiten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Spannschelle,
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5 eine vergrößerte Darstellung des in 3 markierten Details C,
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6 eine perspektivische Darstellung der Spannschelle gemäß 4,
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7 eine axiale Draufsicht des in 1 dargestellten ersten Ausführungsbeispiels einer Spannschelle in einer entspannten Ausgangsposition vor dem Montagevorgang des Aufschiebens,
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8 eine axiale Draufsicht gemäß 7 bei zwecks Montage verformter Spannschelle,
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9 eine axiale Draufsicht aus 7 bei montiertem Zustand der Spannschelle auf dem Hochdruckrohr,
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10 eine vergrößerte Darstellung des in 8 markierten Details A,
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11 einen Teilbereich einer Spannschelle, bei welcher die Zentriereinrichtung aus folgenden Elementen besteht:
- a) freigeschnittene Zunge,
- b) umgebogene Zunge und
- c) umgebogene freie Enden,
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12 einen Teilbereich einer Spannschelle, bei welcher die Zentriereinrichtung aus folgenden Elementen besteht:
- a) freigeschnittene Zungen,
- b) umgebogene Zungen und
- c) zweifach umgebogene Zungen und
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13 einen Teilbereich einer Spannschule, bei welcher die Zentriereinrichtung aus folgenden Elementen besteht:
- a) freigestanzte Zunge und
- b) umgebogene Zunge sowie umgebogene freie Enden.
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In 1 ist ein Hochdruckrohr 10 für die Verwendung als Common-Rail mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Verbindung einer Injektorleitung nach einem ersten Ausführungsbeispiel dargestellt. Die Vorrichtung ist als Spannschelle 20 ausgeführt und auf das Hochdruckrohr 10 aufgeschoben. Das Hochdruckrohr 10 ist ein zylindrisches Rohr mit einem Rohraußendurchmesser 16 und mit einer Wandung 12. In der Wandung 12 sind entlang einer zu einer Rohrachse parallelen Linie auf dem Umfang 18 drei Anschlussbohrungen 14 vorgesehen. Die Anschlussbohrungen 14 sind auf der Linie liegend konisch ausgeführt. Zu den Anschlussbohrungen 14 benachbart sind Zentrierausnehmungen 15 vorgesehen.
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In 2 ist das in 1 markierte Detail B vergrößert dargestellt. Die Anschlussbohrungen 14 sind in radialer Richtung konisch ausgeführt.
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Die 3 bis 6 zeigen ein zweites Ausführungsbeispiel einer Spannschelle 20', die im Wesentlichen der Spannschelle 20 des ersten Ausführungsbeispiels entspricht und sich durch eine andere Positionierung eines Zentrierzapfens 30 unterscheidet.
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Die Spannschelle 20' besteht auch hier aus einem zylindrischen Rohrstück mit einem Innendurchmesser 22, einem Außendurchmesser 23 und einer Längsachse 26. Sie weist in einer Schellenwandung oder Ringwand 21 mit einer Ringwandstärke 210 ein kreisrundes Loch 28 auf, an dessen äußerem Rand ein radial abstehender Gewindestutzen 280 angeschweißt bzw. tiefgezogen ist. Der Gewindestutzen 280 weist ein Außengewinde zur Verbindung einer Hochdruckleitung mittels einer Überwurfmutter auf. Dem Loch 28 radial gegenüberliegend ist die Innenfläche 24 der Spannschelle 20' zur Bildung eines Zentrierzapfens 30 partiell verdickt oder verformt.
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Der Zentrierzapfen 30 ragt um die Zentrierzapfenhöhe 32 radial nach innen in die Spannschelle. Der Zentrierzapfen 30 bildet mit Zenrierzapfenflanken an seiner Spitze einen Zentrierzapfenwinkel 34. Er kann jedoch auch als zylindrisch Zapfen ausgebildet sein.
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Anhand der 7 bis 10 ist das Aufführen oder die Montage der Spannschelle 20 gemäß 1 auf das Hochdruckrohr 10 in drei Schritten erläutert. Da die Spannschelle 20 flexibel ist, kann sie bezüglich ihres Querschnittes verformt werden. Im entspannten Zustand hat die Spannschelle 20 den Querschnitt einer Ellipse mit einem ersten Innendurchmesser 22' entlang der kurzen Ellipsenachse 222 und einem zweiten Innendurchmesser 22'' entlang der langen Ellipsenachse 224.
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In einem ersten Verfahrensschritt wird die Spannschelle 20 entlang der langen Ellipsenachse von beiden Seiten nach radial innen gepresst. Der erste Innendurchmesser 22' verlängert sich entlang der kurzen Ellipsenachse 222. Die Pressung in Richtung der langen Ellipsenachse 224 muss so stark sein, dass der erste Innendurchmesser 22' unter Berücksichtigung der Zentrierzapfenhöhe 32 größer wird als der Rohraußendurchmesser 16.
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In einem zweiten Verfahrensschritt kann unter Aufrechterhaltung der Pressung die Spannschelle 20 auf das Hochdruckrohr 10 aufgeschoben werden, bis sie mit dem Zentrierzapfen 30 oberhalb der Zentrierausnehmung 15 ausgerichtet ist.
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In einem dritten Verfahrensschritt wird die Spannschelle 20 wieder entspannt. Der Zentrierzapfen 30 taucht in die Zentrierausnehmung 15 ein. Die Spannschelle 20 ist somit auf dem Hochdruckrohr 10 mit ihrem Gewindestutzen 280 oberhalb der Anschlussbohrung 14 justiert.
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Die 11 bis 13 zeigen Teilbereiche einer Spannschelle, bei welcher die Zentriereinrichtung durch Stanzschritte in dem die Spannschelle bildenden Blechstreifen hergestellt ist.
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11 veranschaulicht den Fertigungsablauf in vier Darstellungen a), b) und c), nach welchem die der Zentrierung dienende Zunge 30 durch Stanzen und Biegen des Blechstreifens erzeugt worden ist. Das Blech ist gemäß a) zunächst senkrecht zu einer langen Seite 310 mit zwei Einschnitten 320 versehen, die sich über eine Mittellängsachse des Blechs hinaus erstrecken. Somit ist zwischen den Einschnitten 320 liegend eine Zunge 300 freigeschnitten, die in einem Fertigungsvorgang vom Blech auf eine Seite gebogen wird, so dass sie danach gemäß b) senkrecht zum Blech von der Seite absteht. Auch die beiden freien Enden 330 des Blechs werden auf diese Seite gebogen, wobei die Biegung gemäß c) abgerundet verläuft, während die Biegung der Zunge eine Zungenkante bildet.
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In 12 ist eine andere Schnittgeometrie zur Herstellung der Zentriereinrichtung veranschaulicht. Mit den Darstellungen a), b) und c) sind in ähnlicher Weise wie mit den entsprechenden Darstellungen in 11 die Fertigungsschritte gezeigt. Ein erster kurzer Einschnitt 320' in eine lange Seite 310' des rechteckigen Blechstreifens reicht etwa bis zur Mitte eines in der Längsmittelachse gelegenen Einschnittes, wie in a) dargestellt. Auf diese Art und Weise sind zwei Zungen 300' freigeschnitten, die gemäß b) senkrecht zum Blech umgebogen werden und gemäß c) in einem zweiten Biegeschritt ungefähr in der Hälfte der Zungenlänge erneut umgebogen werden, so dass die Zungen 300' zueinander weisen.
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Eine weitere Gestaltungsmöglichkeit ist anhand von 13 mit den Darstellungen a) und b) erläutert. Im Unterschied zu den freigeschnittenen Zungen 300, 300' der 11 und 12 ist hier gemäß a) eine gestanzte Zunge 300'' vorgesehen, die gemäß b) ebenfalls radial nach innen umgebogen wird. Das Freistanzen erfolgt dem Schneiden in 11 vergleichbar ebenfalls an zwei Stellen der langen Seite 310'' des rechteckigen Blechabschnittes und legt damit die Zunge 300'' frei. Es verbleiben freie Enden 330''. Die freien Enden 330'' werden ebenfalls vergleichbar zu den freien Enden 330 der 11 zur gleichen Seite wie die Zunge 300'' umgebogen. Die abschließend perspektivisch dargestellte Form des Stanz- und Biegeteils ähnelt der in 11 dargestellten resultierenden Form des geschnittenen Bleches mit jeweils abgebogenen Zungen 300, 300''. Die freien Enden 330, 330'' sind zu einem die Spannschelle 20, 20' formenden Ring umgebogen und über eine nicht näher dargestellten Naht verbunden.
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Aus den in den 11 bis 13 dargestellten Formen ergeben sich Zentrierzapfenhöhen 32', 32''.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Hochdruckrohr
- 12
- Wandung
- 14
- Anschlussbohrung
- 15
- Zentrierausnehmung
- 16
- Rohraußendurchmesser
- 18
- Umfang
- 20, 20'
- Spannschelle
- 21
- Ringwand
- 22, 22'
- Innendurchmesser
- 23
- Außendurchmesser
- 24
- Innenfläche
- 26
- Längsachse
- 28
- Loch
- 30
- Zentrierzapfen
- 32, 32', 32''
- Zentrierzapfenhöhe
- 34
- Zentrierzapfenwinkel
- 210
- Ringwandstärke
- 222
- kurze Ellipsenachse
- 224
- lange Ellipsenachse
- 280
- Gewindestutzen
- 300, 300', 300''
- Zunge
- 310, 310', 310''
- lange Seite
- 320, 320'
- Einschnitte
- 330, 330''
- freies Ende